QCM : Optique et rayonnements lumineux (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle plage de longueurs d’onde correspond au visible, qui permet la vision des couleurs grâce aux sensations colorées et aux pigments de la rétine ?

De 100 à 290 nm
De 700 nm à 1 mm
De 400 à 780 nm
De 320 à 400 nm

De 400 à 780 nm

Explication

Le visible s’étend de 400 à 780 nm et permet la vision des couleurs grâce aux sensations colorées et aux pigments rétiniens. La plage de 700 nm à 1 mm désigne les infrarouges, celle de 320 à 400 nm les UV-A, et celle de 100 à 290 nm les UV-C.

2. Une couche d’ozone intacte bloque totalement une catégorie d’UV, bien que celle-ci soit la plus délétère. De quelle catégorie s’agit-il ?

Les UV-B
Les infrarouges
Les UV-A
Les UV-C

Les UV-C

Explication

Les UV-C, de 100 à 290 nm, sont les UV les plus délétères et sont totalement arrêtés par la couche d’ozone. Les UV-A et les UV-B sont d’autres catégories d’UV, tandis que les infrarouges sont une autre région du spectre électromagnétique.

3. Dans une cuve d’eau aux propriétés identiques en tout point et dans toutes les directions, quel trajet suit un rayon lumineux avant toute rencontre avec un obstacle ou une interface ?

Une ligne droite
Une trajectoire en zigzag
Une trajectoire courbe
Une trajectoire circulaire

Une ligne droite

Explication

Dans un milieu homogène et isotrope, comme l’eau dans cette situation, la lumière se propage en ligne droite. Une trajectoire courbe ou en zigzag ne correspond pas à cette propagation, et la déviation concerne notamment la rencontre d’un obstacle ou un changement de milieu.

4. Un rayon lumineux suit un trajet de A vers B puis de B vers C. S’il repart de C vers A dans les mêmes conditions, quel trajet suivra-t-il ?

Un chemin en ligne droite quelle que soit la situation
Le même chemin, de C vers B puis vers A
Un chemin différent de celui suivi à l’aller
Le chemin direct de C vers A, sans passer par B

Le même chemin, de C vers B puis vers A

Explication

Selon le principe du retour inverse, la lumière parcourt exactement le même chemin lorsqu’elle se propage en sens inverse. Un trajet différent ou un raccourci ne respecte pas ce principe; la propagation en ligne droite dépend, elle, des caractéristiques du milieu.

5. Comment appelle-t-on la surface qui sépare deux milieux transparents homogènes et isotropes ayant des indices de réfraction différents ?

Un plan d’incidence
Un dioptre
Une normale à l’interface
Un faisceau lumineux

Un dioptre

Explication

Un dioptre est la surface de séparation entre deux milieux transparents dont les indices de réfraction diffèrent. Le plan d’incidence est défini par le rayon incident et la normale, et ne désigne pas cette surface.

6. Quelle condition d’indices de réfraction entre le cœur et la gaine permet aux réflexions totales internes de guider la lumière dans une fibre optique ?

Les indices du cœur et de la gaine sont égaux.
L’indice du cœur est supérieur à celui de la gaine.
L’indice de la gaine est supérieur à celui de l’air, quel que soit celui du cœur.
L’indice du cœur est inférieur à celui de la gaine.

L’indice du cœur est supérieur à celui de la gaine.

Explication

Un cœur d’indice supérieur à celui de la gaine permet aux rayons lumineux d’y subir des réflexions totales internes. Si l’indice du cœur était inférieur à celui de la gaine, cette condition de guidage ne serait pas satisfaite.

7. Quelle est la fonction principale d’un monochromateur à prisme dans un appareil optique ?

Absorber la longueur d’onde choisie et transmettre les autres composantes de la source
Sélectionner une longueur d’onde dans une source polychromatique pour la laisser sortir par une fente
Mesurer l’intensité totale d’une source sans séparer ses différentes longueurs d’onde
Transformer une lumière monochromatique en un faisceau contenant toutes les couleurs visibles

Sélectionner une longueur d’onde dans une source polychromatique pour la laisser sortir par une fente

Explication

Le monochromateur reçoit une source polychromatique, ajuste le prisme pour choisir la longueur d’onde voulue et la fait passer par la fente de sortie. Il ne transforme pas une lumière monochromatique en spectre multicolore, car cette séparation relève de la dispersion.

8. Quelle différence distingue les zones sombres d’une figure de diffraction des franges sombres observées dans l’expérience des fentes d’Young ?

Dans la diffraction, elles alternent avec des zones brillantes d’intensité décroissante, tandis que chez Young elles résultent d’interférences destructives en opposition de phase.
Dans la diffraction, elles sont équidistantes et d’intensité croissante, tandis que chez Young elles proviennent d’interférences constructives en phase.
Dans la diffraction, elles marquent la sélection d’une longueur d’onde, tandis que chez Young elles indiquent l’absence de lumière incidente.
Dans la diffraction, elles résultent d’interférences destructives en opposition de phase, tandis que chez Young elles alternent avec des zones brillantes d’intensité décroissante.

Dans la diffraction, elles alternent avec des zones brillantes d’intensité décroissante, tandis que chez Young elles résultent d’interférences destructives en opposition de phase.

Explication

Une figure de diffraction présente une alternance de zones brillantes d’intensité décroissante et de zones sombres, alors que les franges sombres de Young sont liées à des interférences destructives en opposition de phase. L’autre distinction proposée inverse ces caractéristiques en attribuant à la diffraction le mécanisme d’interférence de Young.

9. Selon la loi de Beer-Lambert, quel effet une augmentation de la concentration molaire a-t-elle sur l’intensité lumineuse émergente, toutes choses égales par ailleurs ?

Elle reste constante, car seule l’intensité incidente détermine l’intensité émergente.
Elle augmente, car une concentration plus élevée renforce la transmission.
Elle fluctue sans lien défini avec la concentration de la solution.
Elle diminue, car l’absorbance augmente avec la concentration.

Elle diminue, car l’absorbance augmente avec la concentration.

Explication

À trajet optique et coefficient d’absorption fixés, une hausse de la concentration augmente l’absorbance et réduit l’intensité émergente. L’idée que la transmission se renforce confond l’augmentation de la concentration avec une diminution de l’absorption.

10. Pour identifier les infrarouges dans un spectre, quelle plage de longueurs d’onde faut-il examiner ?

De 320 à 400 nm
De 100 à 290 nm
De 700 nm à 1 mm
De 400 à 780 nm

De 700 nm à 1 mm

Explication

Les infrarouges s’étendent à partir de 700 nm jusqu’à 1 mm. La plage de 400 à 780 nm correspond au domaine visible, et non aux infrarouges.

11. Quelle propriété caractérise un rayon lumineux dans le modèle géométrique de la lumière ?

C’est un ensemble de plusieurs trajectoires lumineuses réunies en un faisceau.
C’est une onde qui se propage dans toutes les directions à partir d’une source.
C’est une portion de droite orientée par une flèche placée sur le rayon.
C’est une ligne courbe qui représente la déviation de la lumière à une interface.

C’est une portion de droite orientée par une flèche placée sur le rayon.

Explication

Le rayon lumineux représente une portion de droite suivie par la lumière et son sens est indiqué par une flèche. Un faisceau, contrairement à un rayon, est composé de plusieurs rayons lumineux.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Optique et rayonnements lumineux.

Quelle plage de longueurs d’onde correspond à la lumière visible ?

De 400 à 780 nm.

Entre quelles longueurs d’onde s’étendent les infrarouges ?

De 700 nm à 1 mm.

Qu’est-ce qu’un milieu homogène ?

Il est constitué des mêmes éléments.

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